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數(shù)十億年來，月球上的土壤受到微隕石轟擊、太陽風(fēng)、宇宙射線中的帶電粒子輻射等太陽風(fēng)化的作用，其表面微結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分與地球土壤有較大區(qū)別。我國嫦娥五號采集的月壤樣品屬于最年輕的玄武巖，且取樣點的緯度最高，為探究月壤在太空風(fēng)化作用下的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)演化提供了新機會。
近日，中國科學(xué)院物理研究所科研團隊，與國家納米科學(xué)中心、國家天文臺、廣州地球化學(xué)研究所等合作，對月壤中主要礦物鐵橄欖石、輝石和長石開展了系統(tǒng)的表面微結(jié)構(gòu)表征。在25個尺寸較小和外形規(guī)則的不同礦物樣品中，科研團隊僅在鐵橄欖石表面觀察到非常薄的SiO2非晶層（厚度約10納米），其中包裹著大小為2-12納米的晶粒。輝石和長石表面的化學(xué)組分與內(nèi)部相同，表面不存在明顯的非晶層。
在鐵橄欖石邊緣，最外層區(qū)域I是SiO2非晶層，區(qū)域II是SiO2非晶和FeO共存，區(qū)域III是SiO2非晶和鐵橄欖石共存，這是首次在月球土壤中觀察到此種特殊的微結(jié)構(gòu)。
前期研究表明，太空風(fēng)化使月球上的鐵橄欖石和其他礦物表面形成厚的非晶層，厚度為50-200納米，層內(nèi)包裹著大量尺寸為2-10納米的金屬Fe顆粒。目前，關(guān)于金屬Fe的形成機理存在爭議，主要存在兩種觀點即鐵橄欖石受微隕石等轟擊直接熱分解和帶電離子輔助下的分步還原。
本研究發(fā)現(xiàn)的FeO納米晶粒和分層的邊緣微結(jié)構(gòu)表明所研究的鐵橄欖石可能處于熱分解的中間階段，支持了鐵橄欖石在太陽風(fēng)化作用下發(fā)生分步還原的觀點。此外，化學(xué)元素和形貌分析發(fā)現(xiàn)輝石和長石的表面不包含非晶層和易揮發(fā)的外來元素（如硫、氯等），樣品內(nèi)部也沒有出現(xiàn)太陽耀斑穿過的痕跡，表明所研究的樣品可能處于太陽風(fēng)化的中早期階段。（總臺央視記者 帥俊全）
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